ИИ помогает экологам идентифицировать птиц по их пению

Канадские исследователи из University of Moncton разработали новый инструмент ИИ с глубоким обучением, который генерирует синтетические образцы похожие на песни птиц для обучения алгоритмов идентификации птиц, помогая экологам отслеживать редкие виды в дикой природе.

Идентифицировать распространенные виды птиц по их песням не являлось проблемой, существуют многочисленные приложения для телефонов и ПО доступные как экологам, так и широкой публике. Но что делать, если программа идентификации никогда раньше не слышала конкретную птицу или имеет лишь небольшую выборку записей для сравнения? С такой проблемой сталкиваются экологи и специалисты по охране природы, наблюдающие за редкими птицами.

Для решения этой проблемы исследователи из University of Moncton разработали ECOGEN - инструмент глубокого обучения ИИ, который может генерировать реалистичные звуки птиц для улучшения образцов недостаточно представленных видов. Затем эти звуки могут быть использованы для обучения инструментов аудиоидентификации, применяемых в экологическом мониторинге, которые зачастую имеют несоизмеримо больше информации о распространенных видах.

Исследователи обнаружили, что добавление синтетических образцов пения птиц, сгенерированных ECOGEN, повышает точность классификации в среднем на 12%. Результаты исследования опубликованы в журнале Methods in Ecology and Evolution.

Доктор Николя Лекомт, один из ведущих исследователей, говорит: "В связи со значительными глобальными изменениями в популяциях животных существует острая необходимость в автоматизированных инструментах, таких как акустический мониторинг, для отслеживания сдвигов в биоразнообразии. Однако модели ИИ, используемые для идентификации видов в акустическом мониторинге, не имеют полных справочных библиотек. С помощью ECOGEN можно устранить этот пробел путем создания новых наборов звуков птиц для поддержки моделей ИИ. По сути, для видов с ограниченным количеством записей в дикой природе, например, редких, неуловимых или чувствительных, можно расширить библиотеку звуков, не беспокоя животных и не проводя дополнительных полевых работ".

По мнению исследователей, создание синтетических данных может способствовать сохранению исчезающих видов птиц, а также дать ценные сведения об их вокализации, поведении и предпочтениях в среде обитания.

Инструмент искусственного интеллекта ECOGEN имеет и другие потенциальные применения. Например, он может быть использован для сохранения чрезвычайно редких видов, таких как находящийся под угрозой исчезновения бородавчатый медосос. Этот инструмент может быть полезен и для других видов животных. Доктор Лекомт добавил: "Хотя ECOGEN был разработан для птиц, мы уверены, что его можно применять для млекопитающих, рыб, насекомых и амфибий".

Помимо универсальности, ключевым преимуществом инструмента ECOGEN является его доступность, поскольку он имеет открытый исходный код и может использоваться даже на базовых компьютерах.

ECOGEN преобразует реальные записи песен птиц в спектрограммы, а затем генерирует на их основе новые изображения, чтобы увеличить набор данных для редких видов с небольшим количеством записей. Затем эти спектрограммы снова преобразуются в аудиозаписи для обучения алгоритмов идентификации звуков птиц. В данном исследовании использовался набор данных из 23 784 записей диких птиц со всего мира, охватывающий 264 вида.

Фото: Unsplash/Ryk Naves